發(fā)布日期：2017-08-29

京都大學(xué)日本綜合細(xì)胞材料科學(xué)研究所（iCeMS）的研究人員設(shè)計(jì)了一種能夠測(cè)試藥物對(duì)人體細(xì)胞的副作用的小型“體內(nèi)芯片”裝置。該裝置解決了當(dāng)前類似的微流體裝置的一些問(wèn)題，并為下一代臨床前藥物測(cè)試提供了希望。

綜合心臟/芯片癌（iHCC）用于測(cè)試抗癌藥物多柔比星對(duì)心臟細(xì)胞的毒性。由iCeMS的Ken-iichiro Kamei領(lǐng)導(dǎo)的研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然藥物本身對(duì)心臟細(xì)胞無(wú)毒性，但與癌細(xì)胞相互作用產(chǎn)生的藥物代謝物卻有毒性。

該裝置小于顯微鏡載玻片。它包含六個(gè)小區(qū)間;每?jī)蓚€(gè)通過(guò)微通道連接一系列入口和閥門。氣動(dòng)泵控制流體通過(guò)通道的運(yùn)動(dòng)。每?jī)蓚€(gè)房間及其獨(dú)立的微通道系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)測(cè)試臺(tái)。設(shè)備中的三個(gè)測(cè)試床允許在每張床上引入微小的變化以同時(shí)比較結(jié)果。

該小組首先測(cè)試了多柔比星對(duì)小孔分離培養(yǎng)的心臟細(xì)胞和肝癌細(xì)胞的影響。該藥物對(duì)癌細(xì)胞具有預(yù)期的抗癌作用，而不會(huì)對(duì)心臟細(xì)胞造成損害。

然后他們使用iHCC設(shè)備運(yùn)行測(cè)試。將心臟細(xì)胞放置在一個(gè)室中，同時(shí)將肝癌細(xì)胞置于另一個(gè)室中。將阿霉素引入循環(huán)通過(guò)連接兩個(gè)腔室的微通道的閉環(huán)系統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)基，模擬血液的循環(huán)系統(tǒng)。以這種方式，藥物以連續(xù)的環(huán)路單向流過(guò)兩個(gè)腔室。

該小組發(fā)現(xiàn)癌癥和心臟細(xì)胞都有毒性跡象。他們假設(shè)，作為多柔比星與癌細(xì)胞相互作用的代謝副產(chǎn)物的化合物引起毒性作用。

為了測(cè)試這一點(diǎn)，他們將多柔比星添加到分別培養(yǎng)心臟細(xì)胞和肝癌細(xì)胞的小孔中。它對(duì)心臟細(xì)胞有毒性，但對(duì)癌細(xì)胞無(wú)毒性。

當(dāng)單獨(dú)的多柔比星加入到肝癌細(xì)胞中時(shí)，產(chǎn)生的副產(chǎn)物的量太小而不能對(duì)心臟細(xì)胞有毒性。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是因?yàn)榛跍y(cè)試所需的細(xì)胞培養(yǎng)基的量會(huì)稀釋代謝物。

相比之下，當(dāng)將多柔比星引入iHCC時(shí)，當(dāng)通過(guò)微通道循環(huán)系統(tǒng)移動(dòng)時(shí)，代謝物不被稀釋，因?yàn)樾枰^小體積的細(xì)胞培養(yǎng)物。因此，該藥物通過(guò)其代謝物確實(shí)對(duì)心臟細(xì)胞具有毒性作用。

該設(shè)備需要進(jìn)一步改進(jìn)，但研究表明，如何在昂貴的臨床試驗(yàn)之前將此設(shè)計(jì)概念用于研究抗癌藥物對(duì)心臟細(xì)胞的毒副作用。該研究發(fā)表在皇家化學(xué)進(jìn)步學(xué)會(huì)雜志上。

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